上海汽車變速器有限公司成立於1925年，是上汽集團的全資子公司，但其不僅服務於集團內部，同樣也是國內、國際汽車廠商的合作伙伴。
上汽變速器具備了自動變速器、混合動力變速器、三合一電驅總成、高速減速箱、電機控制器等產品的自主研發能力。同樣上汽變速器的客戶也遍佈了國內各大主機廠，尤其在軟體方面掌握了TCU軟體、HCO軟體、MCU軟體的核心技術能力。在S8S三級以及功能安全SUD的流程認證下，上汽變速器軟體產品的質量得以保證。
上海汽車變速器有限公司技術中心軟體專業組總監 唐瑩
早在1873年，英國人羅伯特·戴維森就改造了一輛以鐵芯電池供電，電機驅動的電動三輪車，他比德國人戴姆勒發明的汽油發動機要早了10年以上。1900年德國人飛費迪南德·保時捷利用它自己研發的輪轂式電機制造了第一量分散式前兩輪的電動汽車。之後他還研究了四輪分佈的電動跑車。電動汽車一經問世就取代了馬車，很快就傳遍了整個世界。
但是到了20世紀20年代，由於內燃機技術的快速發展，電動汽車進入了一個衰退期，60年代，又由於能源危機，全世界又把目光重新投到了電動汽車，這時候電動汽車進入了復甦期。20世紀90年代以後，更嚴苛的環保要求，電動汽車進入了快速發展的戰略機遇期。如今電動汽車的發展已經進入到了產業化階段，各種各樣驅動模式的電動車紛紛上市。其中分散式驅動的電動車作為未來汽車發展的主要方向，很多的主機廠都在不斷的開發和推出他們自己的產品。
分散式電驅系統成最優解
從分佈結構以及佈置方式而言，其主要分為中央集中式、中央分式和輪端式電驅系統。其中，中央集中式系統是目前最為主要的驅動以及佈置方式，但是其他左右半軸不一致，同時還有差速器耦合，所以傳動效率相對較低。中央分散式電驅總成，其左右對稱佈置，因此整個系統的鋼度更好，並且傳動效率明顯提升。同時伴隨著分散式驅動控制，車輛的操控性將有很明顯的提升。
針對輪端式驅動電驅，其具有高效、節能、輕量化和小型化的諸多優點，但是因為輪轂式電機增加了質量，所以整個車輛的操控難度增加。此外還有防水、防塵、防振動，以及一些散熱的問題需要攻克。因此，在輪轂電機成熟之前，中央分散式電驅系統將更具有優勢。
如圖是上汽變速器公司的電驅產品和未來的規劃，首先第一代產品——400V的SCDS，三合一電驅總成，於2019年以成功量產，先後匹配了哪吒U，大通EV90，以及天際ME5等車型，有120千瓦和150千瓦兩種規格。第二代產品，基於碳化矽技術的800V、2000千瓦、399米的三合一電驅總成，目前正在研發過程中。
第三代中央分散式電驅系統，目前上汽變速器正處於預研階段，第二代和第三代產品目前的應用更為廣泛，從高階的乘用車到轎跑，從SUV到皮卡，甚至是麵包車的不同車型，涵蓋了乘用車到輕型商用車。尤其是上汽變速器的第三代產品，配合的線控底盤技術的高度融合，將是未來發展的趨勢。
上汽變速器產品的特點取消了插速器，中間輸出採用球軸承，所以整體的傳動效率非常高。此外，採用了鎂合金的殼體，所以NVH效果更好。左右電機和減速器是戶對稱佈置，系統鋼度更優，採用了軸向磁場電機，軸向距離壓縮整體的尺寸非常小，採用了冷電機，因此整體電機在峰值功率工況下的效能會更加穩定。同時，伴隨著分散式驅動控制的軟體，使整車可以具備更小的轉彎半徑，更優的過彎操控性，以及更加的起步加速性。
研發痛點，提出上汽變速器方案
由於分散式驅動的功能開發非常難，所以上汽變速器做了一定的前提和假設：
從整車的架構可以看出，整輛車前軸佈置了中央集中式的電驅總成，帶有MCU控制器，後軸帶有中央分散式雙電機總成，同樣也有二合一的電機控制器。VCU仍有保持，上汽變速器從VCU進行整車駕駛員需求扭矩的識別，同時包含了前後軸扭矩的分配。
在此前提條件下，在後著的MCU控制器裡的軟體架構，將後輪的兩輪扭矩分配控制和雙電機控制，合在MCU控制器當中，分別放在了MCU兩個核心當中進行核內通訊，可以有更快的控制速度，從而達到更精確的控制。
在這樣的前提條件下，上汽變速器和吉林大學進行深度合作，其中主要展現的是低速的電子差速、中高速直接橫板立即控制，以及驅動防滑。
低速電子差速控制
其核心採用的是阿克曼轉向模型，該轉向模型可以獲取到兩個後輪的目標輪速，同時根據方向盤的轉角訊號和實際的兩個輪輪速，進行補償扭矩的計算，從而獲取到補償扭矩，與駕駛員的需求扭矩重新進行分配，獲取到整車低速轉彎的控制。
阿克曼轉向模型有很嚴苛的成立條件，首先車身是鋼體結構，第二點是輪胎必須全滾動，第三是它的側向變形必須與側向力成正比。目前的電子差速控制的軟體只適用於低速轉彎，增向加速度在0.4個G，前車速在30公里以下，輪胎全滾動的轉彎工況。
團隊查了大量的文獻和極大的溝通，其實目前主要採用的估算方法是前後軸的載荷，這個在工程上來說，計算比較複雜，所以上汽變速器決定採用的是前後軸離地距離測量的修正法，進行新的縱向位置偏移的估算。在這樣的整個演算法下，透過模擬影片，可以看出採用了電子差速控制的紅車，在相同的方向盤轉角情況下，其實它的轉彎半徑會更小，所以機動性會更好。
中高速的直接橫擺立即控制
當車速越來越高，側向加速度已經不可忽略了，根據輪胎的特性，上汽變速器的側偏角越大，更容易達到輪胎的側滑，因此上汽變速器為了保證車身的穩定性，在轉彎過程中採用了中高速的直接橫擺立即控制。
透過方向盤轉角和車速的訊號，可以根據穩態的橫擺角速度模型，獲取到期望的橫擺角速度。這個期望的橫擺角速度又和路面附著係數的約束，也就是當路面係數越小，得到的希望橫擺角速度最大值也就越小。
透過受約束的橫擺角速度，與實際感測器獲得到的橫擺角速度之間進行反饋控制，可以獲取到附加扭矩，也就是上汽變速器做的直接橫擺力矩的控制。如圖，紅色車子具有直接橫擺力矩控制的車輛，在整個過彎過程，紅色車子轉彎的操控性會更強。如何獲取路面附著係數，從而使最大期望的橫擺角速度做一個約束？目前在路面附著係數估算上的研究，從這張圖上可以看到上汽變速器是利用驅動輪的縱向驅動力，驅動輪的垂直載荷，獲取到驅動輪利用負載係數，根據驅動輪的滑移率，根據輪胎的磨數公式獲取到路面附著係數。
其中驅動輪的縱向驅動力，採用的是牛頓第二和第三定律，而沒有用輪胎的模型，這樣其優點是可以儘量減少對輪胎引數的依賴和路面資訊的依賴。根據牛頓第二定律，可以知道驅動輪的縱向驅動力，它其實有輪胎的內部非線性力矩，以及慣性加速度力矩，以及上汽變速器的路面外部阻力所組成的。根據牛頓第三定律，外部的阻力矩和輪段的驅動力矩進行相當於耦合和抵消，同時輪胎內部的非線性力矩非常小，所以在整個計算過程中進行了這樣的忽略。最後根據電機的扭矩和轉速的變化率，可以獲取到縱向驅動力結果。
驅動防滑
其主要是應用在了起步加速時的打滑，以及行車過程中的打滑工況。分散式驅動的產品，其實在整個驅動防滑上更具有一些先天性的優勢，尤其是在單側輪打滑的情況下。另外一側車輪根據路面的附著力，可以繼續驅動輪子讓車子進行脫困。
從這張框圖上可以看出，防滑中的軟體策略實時在計算不同輪子的滑移情況，同時根據路面附著率獲取到的最優滑移率進行比較，可以獲取到的是驅動輪的過剩力矩，透過這個重新進行扭矩轉移，從而實現驅動防滑功能。
藍色車子是具備了驅動防滑功能，所以它的起步性相對來說更快一些。前面看到有白色的線條是上汽變速器進入了單側打滑路面的方針。當我進入單側打滑路面之後，藍色車子具有驅動防滑，可以保證直線行駛，而紅色的車輛出現了偏移，這和上汽變速器的扭矩轉移策略是相關的。
上汽變速器將驅動輪防滑分成三大工況，
一是左右輪同時出現不同情況的打滑，單側車輪出現打滑，以及轉完工況時候出現的打滑。當左右車輪出現不同程度打滑時，分別計算出來扭矩分別作用到兩個電機的控制上進行降扭，從而實現了驅動輪防滑的控制。當出現單側車輪打滑時，先來看一個低速工況，採用的是打滑車輪的過剩扭矩，會部分轉移到非打滑車輪，同時也會進行車身的橫擺，以及側向的監控，同時還監控著非打滑車輪的滑移情況，以保證整個車身的穩定。
在高速工況下，為了保證車身的穩定和防止側滑，當單側車輪打滑時獲取到了過剩力矩，將同時作用在非打滑輪，這就是前面在影片中可以看到的，藍色車子當進入單側打滑之後車速開始下降，這就是因為統一的降扭造成的結果。
第三是轉彎工況，當轉彎工況時，上汽變速器一定要考慮車身穩定，所以當出現打滑工況時的打滑情況，它的過剩力矩最大值將作用在兩個輪子的電機控制上，保證整個車身的穩定。透過上汽變速器設計的對開路面的模擬結果，可以看出來前面半段是在0.8附著係數的路面上進行加速，當進入0.8和0.2的對看路面之後，可以看到當沒有驅動防滑功能情況下，我的0.25附著係數的車輪其實是快速上升，同時出現滑移率達到100%，如果用了驅動防滑功能，可以看到它整個輪速是快速下降，滑移率被控制在最優滑移率的附近。
控制軟體如何進行驗證
對於去傳動領域的公司而言，其實原本不需要關心轉彎、打滑的工況設計和軟體驗證，因此對整車模擬環境為了滿足分散式驅動控制，必須重新開發。因此上汽變速器利用了模擬環境，重新搭了整車的模擬環境。可以看到它包含了駕駛員的模擬，包含了所有車身姿態感測器訊號的模擬，整個輪端阻力的模擬，以及制動系統和傳動系統的模擬。整個整車模擬環境化可以支撐上汽變速器後續做臺架測試。
雙電機控制器還在研發過程中，為了驗證分散式驅動控制軟體，仍然採用了兩個電機進行電機控制。將其中的一個電機把分散式驅動控制的軟體融合在當中，加上了兩個臺架進行兩個電機以及整車模擬環境的搭建，形成一個閉環，實現的是車身姿態感測器的模擬，路面負載的模擬，同時也包含了VCU、ESP、TCS、IBS等節點功能在裡面，幫助上汽變速器一起驗證分散式驅動控制的軟體，最後可以實現的是加速、減速、轉彎以及軌跡跟蹤等方向的閉環測試。
唐瑩表示，上汽變速器正在計劃使用控制器，將整車模擬環境的軟體融合當中進行路面和輪胎負載的模擬扭矩訊號，給臺架負載電機，來實現閉環測試。
